JPH11158110A - Iron phosphate-oxalic acid composite compound - Google Patents

Iron phosphate-oxalic acid composite compound

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JPH11158110A
JPH11158110A JP3893398A JP3893398A JPH11158110A JP H11158110 A JPH11158110 A JP H11158110A JP 3893398 A JP3893398 A JP 3893398A JP 3893398 A JP3893398 A JP 3893398A JP H11158110 A JPH11158110 A JP H11158110A
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JP
Japan
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iron phosphate
oxalic acid
fepo
compound
general formula
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JP3893398A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru So
衛 相
Kyoji Odan
恭二 大段
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an iron phosphate compound having a catalytic function or the like. SOLUTION: This compound is an iron phosphate-oxalic acid composite compound shown by the general formula FePO4 .x(H2 O)2 .y(COX)2 (X is a hydroxyl, alkoxyl or O-M group; M is an alkaline metal atom or NH4 group; (x) is an integer of 0 to 4; and (y) is an integer of 1 to 4).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒などとして有
用な新規なリン酸鉄化合物(即ち、リン酸鉄−シュウ酸
複合化合物)に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel iron phosphate compound (that is, an iron phosphate-oxalic acid composite compound) useful as a catalyst or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】リン酸鉄としては、トリディマイト(T
ridymite)型のリン酸鉄(オルトリン酸鉄:F
ePO4 )、石英(Quartz)型のリン酸鉄(オル
トリン酸鉄:FePO4 )、鉄が部分還元されたリン酸
鉄〔Fe3 (P2 7 2 〕、鉄が二価に還元されたリ
ン酸鉄(ピロリン酸鉄:Fe2 2 7 )が一般的に知
られており、更に、アモルファス(Amorphou
s)型のリン酸鉄(オルトリン酸鉄:FePO4 )も知
られている。これらリン酸鉄は、例えば、触媒として利
用されている。
2. Description of the Related Art Tridymite (T
ridymite type iron phosphate (iron orthophosphate: F)
ePO 4 ), quartz (Quartz) type iron phosphate (iron orthophosphate: FePO 4 ), iron phosphate [Fe 3 (P 2 O 7 ) 2 ] in which iron is partially reduced, and iron is reduced to divalent. Iron phosphate (iron pyrophosphate: Fe 2 P 2 O 7 ) is generally known, and furthermore, amorphous (Amorphou)
Iron phosphate of the s) type (iron orthophosphate: FePO 4 ) is also known. These iron phosphates are used, for example, as catalysts.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】触媒機能などを有する
新規なリン酸鉄化合物は知られておらず、このような新
規リン酸鉄化合物が望まれている。即ち、本発明は、触
媒機能などを有する新規なリン酸鉄化合物を提供するこ
とを課題とする。
A novel iron phosphate compound having a catalytic function or the like has not been known, and such a novel iron phosphate compound is desired. That is, an object of the present invention is to provide a novel iron phosphate compound having a catalytic function and the like.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、FeP
4 ・x(H2 O)2 ・y(COX)2 なる一般式で表
されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物(式中、Xは水酸
基、アルコキシ基、又はO−M基を表し、Mはアルカリ
金属原子又はNH4 基を表し、xは0〜4の整数を表
し、yは1〜4の整数を表す)により解決される。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an FeP.
An iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by a general formula of O 4 .x (H 2 O) 2 .y (COX) 2 (wherein X represents a hydroxyl group, an alkoxy group, or an OM group; M represents an alkali metal atom or an NH 4 group, x represents an integer of 0 to 4, and y represents an integer of 1 to 4).

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明の新規なリン酸鉄化合物
は、FePO4 ・x(H2 O)2 ・y(COX)2 なる
一般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物(式
中、Xは水酸基、アルコキシ基、又はO−M基を表し、
Mはアルカリ金属原子又はNH4 基を表し、xは0〜4
の整数を表し、yは1〜4の整数を表す)であり、元素
分析、FT−IRスペクトル、熱分析(TG−DT
A)、X線回折スペクトル、酸化還元滴定(Feの原子
価を測定)などによって確認される。
Novel iron phosphate compounds of the present invention DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION, FePO 4 · x (H 2 O) 2 · y (COX) iron phosphate represented by 2 becomes the general formula - oxalic acid complex compound ( In the formula, X represents a hydroxyl group, an alkoxy group, or an OM group,
M represents an alkali metal atom or an NH 4 group;
And y represents an integer of 1 to 4), elemental analysis, FT-IR spectrum, and thermal analysis (TG-DT
A), X-ray diffraction spectrum, redox titration (measurement of Fe valence), and the like.

【0006】本発明の新規なリン酸鉄化合物のうち、F
ePO4 ・x(H2 O)2 ・y(COOH)2 なる一般
式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物としては、
例えば、FePO4 ・(COOH)2 、FePO4
(H2 O)2 ・(COOH)2、FePO4 ・4(H2
O)2 ・4(COOH)2 などを挙げることができる。
FePO4 ・(H2 O)2 ・(COOH)2 なる式で表
される化合物のFT−IRスペクトル、TG−DTA
図、X線回折スペクトルを図1〜3に、FePO 4
(COOH)2 なる式で表される化合物のFT−IRス
ペクトル、TG−DTA図、X線回折スペクトルをを図
4〜6に、FePO4 ・4(H2 O)2 ・4(COO
H)2 なる式で表される化合物のFT−IRスペクト
ル、TG−DTA図、X線回折スペクトルを図7〜9に
それぞれ示す。なお、これらはいずれも酸化還元滴定よ
りFeの原子価が3価であるものである。
[0006] Among the novel iron phosphate compounds of the present invention, F
ePOFourX (HTwoO)Two・ Y (COOH)TwoBecome general
As the iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by the formula,
For example, FePOFour・ (COOH)Two, FePOFour
(HTwoO)Two・ (COOH)Two, FePOFour・ 4 (HTwo
O)Two・ 4 (COOH)TwoAnd the like.
FePOFour・ (HTwoO)Two・ (COOH)TwoTable with formula
FT-IR spectrum, TG-DTA
Figures and X-ray diffraction spectra are shown in FIGS. Four
(COOH)TwoFT-IR spectrum of a compound represented by the following formula:
Shows the spectrum, TG-DTA diagram and X-ray diffraction spectrum
4-6, FePOFour・ 4 (HTwoO)Two・ 4 (COO
H)TwoFT-IR spectrum of a compound represented by the formula:
TG-DTA diagram and X-ray diffraction spectrum are shown in Figs.
Shown respectively. Note that these are all based on redox titration.
The valence of Fe is trivalent.

【0007】FePO4 ・x(H2 O)2 ・y(COO
H)2 なる一般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物は、FePO4 ・2H2 Oなる式で表されるリン酸
鉄とシュウ酸を水存在下に好ましくは100℃以下、更
に好ましくは20〜100℃、特に好ましくは30〜1
00℃で反応させることによって製造することができ
る。反応圧は常圧であることが好ましいが、特に限定さ
れない。この製造方法としては、例えば、FePO4
2H2 Oなる式で表されるリン酸鉄をシュウ酸水溶液中
にて加熱攪拌する方法が好適に挙げられる。生成したF
ePO4 ・x(H2 O)2 ・y(COOH)2 は分離な
らびに洗浄され、次いで70〜200℃で乾燥される。
[0007] FePO 4 · x (H 2 O) 2 · y (COO
H) 2 is an iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by the general formula of FePO 4 .2H 2 O, which is preferably prepared by mixing iron phosphate and oxalic acid represented by the formula of Preferably from 20 to 100 ° C, particularly preferably from 30 to 1 ° C.
It can be produced by reacting at 00 ° C. The reaction pressure is preferably normal pressure, but is not particularly limited. This manufacturing method includes, for example, FePO 4.
A preferred method is to heat and stir iron phosphate represented by the formula 2H 2 O in an aqueous oxalic acid solution. Generated F
ePO 4 · x (H 2 O ) 2 · y (COOH) 2 is separated and washed, then dried at 70 to 200 ° C..

【0008】前記のFePO4 ・2H2 Oなる式で表さ
れるリン酸鉄としては、リン酸第二鉄二水塩(FePO
4 ・2H2 O)が具体的に使用されるが、FePO4
(H 2 O)2 ・(COOH)2 なるリン酸鉄−シュウ酸
複合化合物を生成させる反応系で、FePO4 ・2H2
Oを形成できる化合物も使用することができる。このよ
うな化合物としては、例えば、トリディマイト型や石英
型のリン酸鉄、あるいはピロリン酸鉄を水存在下で加熱
したものが挙げられる。
The above-mentioned FePOFour・ 2HTwoRepresented by the formula O
Ferric phosphate dihydrate (FePO4)
Four・ 2HTwoO) is specifically used, but FePOFour
(H TwoO)Two・ (COOH)TwoIron phosphate-oxalic acid
In a reaction system for producing a composite compound, FePOFour・ 2HTwo
Compounds that can form O can also be used. This
Such compounds include, for example, tridymite type and quartz
Type iron phosphate or iron pyrophosphate in the presence of water
What was done.

【0009】前記のシュウ酸としては、無水シュウ酸又
は含水シュウ酸が使用される。これらはFePO4 ・2
2 Oに対して0.8〜10倍モル、更には1〜7倍モ
ル使用されることが好ましい。このとき、FePO4
2H2 Oに対するシュウ酸の割合を調整することによっ
て、x、yの異なるものを得ることができる。例えば、
x=y=1のものを得るにはシュウ酸はFePO4 ・2
2 Oに対して0.8〜3倍モル、更には1〜2倍モル
使用されることが好ましく、x=y=4のものを得るに
はシュウ酸はFePO4 ・2H2 Oに対して4〜10倍
モル、更には4〜7倍モル使用されることが好ましい。
また、前記の乾燥温度を100℃以上、更には130℃
以上にすると結晶水が飛散してxが0ないしは0に近い
ものが得られる。シュウ酸は前記のように水溶液として
使用されることが好ましく、シュウ酸水溶液中のシュウ
酸の濃度は0.5〜50重量%、更には5〜30重量%
であることが好ましい。
As the oxalic acid, oxalic anhydride or hydrous oxalic acid is used. These are FePO 4 · 2
0.8 to 10 mol per mol of H 2 O, and more are preferably 1-7 times moles. At this time, FePO 4
By adjusting the ratio of oxalic acid to 2H 2 O, different x and y can be obtained. For example,
Oxalic acid must be FePO 4 .2 to obtain x = y = 1.
It is preferably used in an amount of 0.8 to 3 times, more preferably 1 to 2 times the mole of H 2 O. To obtain x = y = 4, oxalic acid is added to FePO 4 .2H 2 O. And preferably 4 to 10 times, more preferably 4 to 7 times.
In addition, the drying temperature is 100 ° C. or more, and further 130 ° C.
As a result, water of crystallization is scattered, and x is 0 or close to 0. Oxalic acid is preferably used as an aqueous solution as described above, and the concentration of oxalic acid in the oxalic acid aqueous solution is 0.5 to 50% by weight, more preferably 5 to 30% by weight.
It is preferred that

【0010】新規なリン酸鉄化合物のうち、FePO4
・x(H2 O)2 ・y(COOR12 なる一般式で表
されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物(式中、R1 は炭
素数1〜5のアルキル基を表し、xは0〜4の整数を表
し、yは1〜4の整数を表す)は、例えば、R1 がメチ
ル基、x=y=1の場合、図10に示すFT−IRスペ
クトル、図11に示すTG−DTA図、及び図12に示
すX線回折スペクトルを有するもの(分解点:約307
℃)である。
[0010] Among the novel iron phosphate compounds, FePO 4
X (H 2 O) 2 .y (COOR 1 ) 2 iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by the general formula (wherein, R 1 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and x is For example, when R 1 is a methyl group and x = y = 1, the FT-IR spectrum shown in FIG. 10 and the TG shown in FIG. Having a DTA diagram and an X-ray diffraction spectrum shown in FIG. 12 (decomposition point: about 307
° C).

【0011】FePO4 ・x(H2 O)2 ・y(COO
1 2 なる一般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合
化合物は、FePO4 ・x(H2 O)2 ・y(COO
H)2なる一般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物とアルコールを酸存在下に好ましくは20〜100
℃、更に好ましくは30〜80℃で反応させることによ
って製造される。このとき、反応圧は常圧であることが
好ましいが、特に限定されない。なお、反応溶媒には原
料のアルコールを使用できるが、反応に不活性な有機溶
媒(トルエン等)を使用することもできる。この製造法
としては、例えば、FePO4 ・x(H2 O)2 ・y
(COOH)2 をアルコール中にて酸存在下に加熱攪拌
する方法が好適に挙げられる。生成したFePO4 ・x
(H2 O)2 ・y(COOR1 2 は分離された後、ア
ルコール等で洗浄され、次いで70〜200℃で乾燥さ
れる。なお、乾燥温度を100℃以上、更には130℃
以上にすると結晶水が飛散してxが0ないしは0に近い
ものが得られる。
FePO 4 .x (H 2 O) 2 .y (COO
An iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by the general formula R 1 ) 2 is FePO 4 .x (H 2 O) 2 .y (COO
H) The iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by the general formula 2 and an alcohol are preferably added in the presence of an acid in an amount of from 20 to 100.
C, more preferably at 30 to 80C. At this time, the reaction pressure is preferably normal pressure, but is not particularly limited. As a reaction solvent, a raw material alcohol can be used, but an organic solvent inert to the reaction (such as toluene) can also be used. This manufacturing method includes, for example, FePO 4 .x (H 2 O) 2 .y
A preferred example is a method in which (COOH) 2 is heated and stirred in an alcohol in the presence of an acid. FePO 4 x generated
(H 2 O) 2 .y (COOR 1 ) 2 is separated, washed with alcohol or the like, and then dried at 70 to 200 ° C. In addition, the drying temperature is 100 ° C or more, and further 130 ° C.
As a result, water of crystallization is scattered, and x is 0 or close to 0.

【0012】前記のアルコールとしては、メタノール、
エタノール、プロパノール、ブタノール等の炭素数1〜
5の脂肪族アルコールが、FePO4 ・x(H2 O)2
・y(COOH)2 に対して1倍モル以上、好ましくは
2〜5倍モル、更に好ましくは2〜4倍モル使用され
る。なお、そのアルキル基はR1 (炭素数1〜5のアル
キル基)に相当する。酸としては、例えば、塩酸、硫
酸、硝酸等の無機酸が0.01〜1M程度で使用され
る。
As the alcohol, methanol,
1 to 1 carbon atoms such as ethanol, propanol and butanol
5 aliphatic alcohol is FePO 4 .x (H 2 O) 2
1 mol or more, preferably 2 to 5 mol, more preferably 2 to 4 mol per mol of y (COOH) 2 . The alkyl group corresponds to R 1 (an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms). As the acid, for example, an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid is used at about 0.01 to 1M.

【0013】新規なリン酸鉄化合物のうち、FePO4
・x(H2 O)2 ・y(COOM) 2 なる一般式で表さ
れるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物(但し、Mはアルカ
リ金属原子又はNH4 基を表し、xは0〜4の整数を表
し、yは1〜4の整数を表す)は、例えば、MがNH4
基、x=y=1の場合、図13に示すFT−IRスペク
トル、図14に示すTG−DTA図、及び図15に示す
X線回折スペクトルを有するもの(分解点:約270
℃)である。
Among the novel iron phosphate compounds, FePOFour
X (HTwoO)Two・ Y (COOM) TwoRepresented by the general formula
Iron phosphate-oxalic acid complex compound (where M is an alkali
Li metal atom or NHFourX represents an integer of 0 to 4
And y represents an integer of 1 to 4), for example, when M is NHFour
Group, x = y = 1, the FT-IR spectrum shown in FIG.
TG-DTA diagram shown in FIG. 14, and FIG.
Those having an X-ray diffraction spectrum (decomposition point: about 270
° C).

【0014】FePO4 ・x(H2 O)2 ・y(COO
M)2 なる一般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物は、FePO4 ・x(H2 O)2 ・y(COOH)
2 なる一般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物
と塩基性のアルカリ金属化合物又はアンモニアとを好ま
しくは20〜100℃、更に好ましくは30〜70℃で
反応させることによって製造することができる。反応圧
は常圧であることが好ましいが、特に限定されるもので
はない。この製造法としては、例えば、FePO4 ・x
(H2 O)2 ・y(COOH)2 を塩基性のアルカリ金
属化合物又はアンモニアの水溶液中で加熱攪拌する方法
が好適に挙げられる。生成したFePO4 ・x(H
2 O)2 ・y(COOM)2 は分離ならびに洗浄された
後、70〜200℃で乾燥される。なお、乾燥温度を1
00℃以上、更には130℃以上にすると結晶水が飛散
してxが0ないしは0に近いものが得られる。
FePO 4 .x (H 2 O) 2 .y (COO
M) 2 is an iron phosphate-oxalic acid composite compound represented by the general formula: FePO 4 .x (H 2 O) 2 .y (COOH)
It can be produced by reacting the iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by the general formula 2 with a basic alkali metal compound or ammonia at preferably 20 to 100 ° C, more preferably 30 to 70 ° C. it can. The reaction pressure is preferably normal pressure, but is not particularly limited. This manufacturing method includes, for example, FePO 4 x
A preferred method is to heat and stir (H 2 O) 2 .y (COOH) 2 in an aqueous solution of a basic alkali metal compound or ammonia. The generated FePO 4 x (H
2 O) 2 · y (COOM ) 2 after being separated and washed and dried at 70 to 200 ° C.. The drying temperature is 1
When the temperature is set to 00 ° C. or more, further to 130 ° C. or more, water of crystallization is scattered and x is 0 or close to 0.

【0015】前記の塩基性のアルカリ金属化合物として
は、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物や、酸化リチウ
ム、酸化ナトリウム、酸化カリウム等のアルカリ金属の
酸化物などが使用される。なお、Mがアルカリ金属原子
を表す場合、Mはリチウム、ナトリウム、カリウム等の
アルカリ金属原子を表し、塩基性のアルカリ金属化合物
中のアルカリ金属原子に相当する。前記の塩基性のアル
カリ金属化合物やアンモニアは、0.1〜10重量%、
更には0.5〜5重量%の水溶液として使用されること
が好ましく、FePO4 ・x(H2 O)2 ・y(COO
H)2 に対して好ましくは2倍モル以上、更に好ましく
は2〜4倍モル使用される。
Examples of the basic alkali metal compound include hydroxides of alkali metals such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, and alkali metal compounds such as lithium oxide, sodium oxide and potassium oxide. An oxide or the like is used. When M represents an alkali metal atom, M represents an alkali metal atom such as lithium, sodium, and potassium, and corresponds to an alkali metal atom in a basic alkali metal compound. 0.1 to 10% by weight of the basic alkali metal compound and ammonia,
More preferably it is used as an aqueous solution of 0.5 to 5 wt%, FePO 4 · x (H 2 O) 2 · y (COO
H) 2 preferably 2 moles or more to be more preferably 2 to 4 times by mol.

【0016】本発明のリン酸鉄−シュウ酸複合化合物
は、触媒機能などを有する新規な化合物である。即ち、
本発明のリン酸鉄−シュウ酸複合化合物は、酸化脱水素
反応、例えば、ヒドロカルボン酸(乳酸、グリコール酸
等)の酸化脱水素反応によるケトカルボン酸の製造にお
いて、高活性の酸化(脱水素)触媒として使用すること
ができる。
The iron phosphate-oxalic acid composite compound of the present invention is a novel compound having a catalytic function and the like. That is,
The iron phosphate-oxalic acid complex compound of the present invention has high activity oxidation (dehydrogenation) in the production of ketocarboxylic acid by oxidative dehydrogenation reaction, for example, oxidative dehydrogenation reaction of hydrocarboxylic acid (lactic acid, glycolic acid, etc.). It can be used as a catalyst.

【0017】例えば、乳酸の酸化脱水素反応は、本発明
のリン酸鉄−シュウ酸複合化合物を充填した反応器に、
乳酸と分子状酸素を供給して気相で行われる。このと
き、分子状酸素は乳酸1モルに対して0.3〜20モ
ル、更には0.4〜5モル供給されることが好ましく、
反応温度は100〜300℃、更には130〜280℃
であることが好ましい。反応圧は、常圧、加圧、あるい
は減圧のいずれでもよいが、一般には常圧が適当であ
る。また、接触時間は、0.1〜20秒、更には0.2
〜10秒程度であることが好ましい。なお、本発明の反
応は気相に限られるものではなく、例えば、液相懸濁系
やトリクル方式でも行うことができる。
For example, the oxidative dehydrogenation of lactic acid is carried out in a reactor filled with the iron phosphate-oxalic acid complex compound of the present invention.
It is performed in the gas phase by supplying lactic acid and molecular oxygen. At this time, the molecular oxygen is preferably supplied in an amount of 0.3 to 20 mol, more preferably 0.4 to 5 mol, per 1 mol of lactic acid,
The reaction temperature is 100 to 300 ° C, further 130 to 280 ° C
It is preferred that The reaction pressure may be any of normal pressure, increased pressure, or reduced pressure, but generally, normal pressure is appropriate. Further, the contact time is 0.1 to 20 seconds, and more preferably 0.2 to 20 seconds.
It is preferably about 10 to 10 seconds. The reaction of the present invention is not limited to the gas phase, and may be carried out, for example, in a liquid suspension system or a trickle system.

【0018】前記の酸化脱水素反応で使用される分子状
酸素は、分子状酸素含有ガスとして反応系に供給され
る。分子状酸素含有ガスとしては、純酸素ガス、不活性
ガス(窒素ガス等)で希釈された酸素ガス、空気などが
使用されるが、中でも不活性ガス(窒素ガス等)で希釈
された酸素ガス(O2 濃度:10〜30容量%)や空気
が好適に使用される。
The molecular oxygen used in the oxidative dehydrogenation reaction is supplied to the reaction system as a molecular oxygen-containing gas. As the molecular oxygen-containing gas, pure oxygen gas, oxygen gas diluted with an inert gas (such as nitrogen gas), air, etc. are used. Among them, oxygen gas diluted with an inert gas (such as nitrogen gas) is used. (O 2 concentration: 10 to 30% by volume) and air are preferably used.

【0019】また、前記の酸化脱水素反応では、乳酸又
は分子状酸素と共に、水を反応器に供給して酸化脱水素
反応を行っても差し支えない。水は、目的物の選択率及
び収率を向上させる傾向があるため、乳酸に対して多量
に供給することが好ましいが、余りに過剰になると経済
性を低下させることになるので、乳酸1モルに対して2
〜100モル、更には5〜80モル供給することが好ま
しい。水は、例えば、乳酸水溶液を加熱・蒸発させるこ
とによって供給することもでき、必要量の水を別途蒸発
させて窒素等に不活性ガスに同伴させて供給することも
できる。生成したピルビン酸は、例えば、反応器から導
出される反応ガスを凝縮させた後、減圧蒸留、薄膜蒸留
などの一般的な方法により分離精製される。
In the above oxidative dehydrogenation reaction, water may be supplied to the reactor together with lactic acid or molecular oxygen to carry out the oxidative dehydrogenation reaction. Since water tends to improve the selectivity and yield of the target substance, it is preferable to supply a large amount of lactic acid, but if it is excessive, the economic efficiency is reduced. 2 for
It is preferable to supply -100 mol, more preferably 5-80 mol. Water can be supplied, for example, by heating and evaporating an aqueous lactic acid solution, or can be supplied by evaporating a necessary amount of water separately and accompanying nitrogen or the like with an inert gas. The generated pyruvic acid is separated and purified by a general method such as vacuum distillation and thin film distillation after condensing a reaction gas derived from a reactor.

【0020】[0020]

【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を具
体的に説明する。なお、以下の操作は特に記載しない限
り常圧下で行った。
Next, the present invention will be described specifically with reference to examples and comparative examples. The following operations were performed under normal pressure unless otherwise specified.

【0021】実施例1 〔FePO4 ・(H2 O)2 ・(COOH)2 の製造〕
蒸留水200mlに、リン酸第二鉄(FePO4 ・2H
2 O)44.56gとシュウ酸〔(COOH)2 〕3
7.65gを加え、攪拌しながら、70℃の水浴上で6
時間加熱した。引き続き、反応液を水浴上で加熱して水
分を蒸発させた後、残渣を蒸留水で充分洗浄して過剰の
シュウ酸を除いて、110℃で乾燥した。
Example 1 [Production of FePO 4. (H 2 O) 2. (COOH) 2 ]
Distilled water 200 ml, ferric phosphate (FePO 4 · 2H
2 O) 44.56 g and oxalic acid [(COOH) 2 ] 3
7.65 g was added, and the mixture was stirred on a 70 ° C. water bath with stirring.
Heated for hours. Subsequently, the reaction solution was heated on a water bath to evaporate water, and the residue was sufficiently washed with distilled water to remove excess oxalic acid and dried at 110 ° C.

【0022】得られた化合物は、元素分析(表1)、F
T−IRスペクトル(図1:1600〜1700cm-1
の吸収がカルボニル基に相当し、3400〜3500c
-1の吸収が水酸基に相当する)、熱分析(TG−DT
A)(図2:重量減少5重量%及び37重量%がそれぞ
れ水及びシュウ酸の重量減少に相当する)、X線回折ス
ペクトル(図3)、及び酸化還元滴定(XPS分析より
2価のFeが認められたが、酸化還元滴定より2価のF
eの割合が全Feの0.2〜0.3%であった)より、
FePO4 ・(H2 O)2 ・(COOH)2 なる式で表
されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物であった。分解点
はTG−DTAより約306℃であった。なお、熱分解
質量分析(TG−MS)より、この化合物の分解で発生
するガスは全て炭酸ガスであることが認められた。
The obtained compound was analyzed by elemental analysis (Table 1), F
T-IR spectrum (FIG. 1: 1600-1700 cm -1)
Corresponds to a carbonyl group, and 3400-3500c
m- 1 absorption corresponds to a hydroxyl group), thermal analysis (TG-DT
A) (FIG. 2: Weight loss of 5% by weight and 37% by weight respectively correspond to weight loss of water and oxalic acid), X-ray diffraction spectrum (FIG. 3), and redox titration (divalent Fe by XPS analysis) However, divalent F was determined by redox titration.
e was 0.2-0.3% of the total Fe)
It was an iron phosphate-oxalic acid composite compound represented by the formula of FePO 4. (H 2 O) 2. (COOH) 2 . The decomposition point was about 306 ° C from TG-DTA. From pyrolysis mass spectrometry (TG-MS), it was confirmed that all gases generated by decomposition of this compound were carbon dioxide gas.

【0023】実施例2 〔FePO4 ・(COOH)2 の製造〕実施例1におい
て加熱攪拌を80℃で10時間行ったほかは、実施例1
と同様の操作を行った。得られた化合物は、実施例1と
同様に、FePO4 ・(H2 O)2 ・(COOH)2
る一般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物であ
った。次いで、この化合物を130℃以上で5時間乾燥
すると、元素分析(表1)、FT−IRスペクトル(図
4)、TG−DTA(図5)、X線回折スペクトル(図
6)、及び酸化還元滴定より、FePO4 ・(COO
H)2 なる式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物
であった。分解点はTG−DTAより約293℃であっ
た。
Example 2 [Production of FePO 4. (COOH) 2 ] Example 1 was repeated except that heating and stirring were performed at 80 ° C. for 10 hours.
The same operation as described above was performed. The obtained compound was an iron phosphate-oxalic acid composite compound represented by a general formula of FePO 4. (H 2 O) 2. (COOH) 2 , as in Example 1. Next, the compound was dried at 130 ° C. or higher for 5 hours, and then subjected to elemental analysis (Table 1), FT-IR spectrum (FIG. 4), TG-DTA (FIG. 5), X-ray diffraction spectrum (FIG. 6), and redox From the titration, it was found that FePO 4
H) It was an iron phosphate-oxalic acid composite compound represented by the formula 2 . The decomposition point was about 293 ° C from TG-DTA.

【0024】実施例3 〔FePO4 ・4(H2 O)2 ・4(COOH)2 の製
造〕蒸留水200mlに、リン酸第二鉄(FePO4
2H2 O)37.4gとシュウ酸〔(COOH)2 〕7
2gを加え、攪拌しながら、50℃で10時間超音波処
理を行った。次いで、得られたスラリーを100℃で乾
燥した。得られた化合物は、元素分析(表1)、FT−
IRスペクトル(図7)、TG−DTA(図8)、X線
回折スペクトル(図9)、及び酸化還元滴定より、Fe
PO4 ・4(H2 O)2 ・4(COOH)2 なる式で表
されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物であった。
[0024] Example 3 [FePO 4 · 4 (H 2 O ) 2 · 4 (COOH) 2 for manufacturing] distilled water 200 ml, ferric phosphate (FePO 4 ·
2H 2 O) 37.4 g and oxalic acid [(COOH) 2 ] 7
2 g was added, and ultrasonic treatment was performed at 50 ° C. for 10 hours while stirring. Next, the obtained slurry was dried at 100 ° C. The obtained compound was analyzed by elemental analysis (Table 1) and FT-
From the IR spectrum (FIG. 7), TG-DTA (FIG. 8), X-ray diffraction spectrum (FIG. 9), and redox titration,
PO 4 · 4 (H 2 O ) 2 · 4 (COOH) 2 comprising iron phosphate represented by the formula - was oxalic acid complex compound.

【0025】実施例4 〔FePO4 ・(H2 O)2 ・(COOCH3 2 の製
造〕メタノール100mlに、実施例1で得られたリン
酸鉄−シュウ酸複合化合物〔FePO4 ・(H2 O)2
・(COOH)2 〕2gを加えて、50℃で2時間加熱
した。その後、反応液からメタノールを減圧下で留去
し、残渣を100℃で乾燥した。得られた化合物は、元
素分析(表1)、FT−IRスペクトル(図10)、T
G−DTA(図11)、X線回折スペクトル(図1
2)、及び酸化還元滴定より、FePO4 ・(H2 O)
2 ・(COOCH3 2 なる式で表されるリン酸鉄−シ
ュウ酸複合化合物であった。分解点は約307℃であっ
た。
Example 4 [Production of FePO 4. (H 2 O) 2. (COOCH 3 ) 2 ] The iron phosphate-oxalic acid complex compound [FePO 4. (H 2 O) 2
(COOH) 2 ], and heated at 50 ° C. for 2 hours. Thereafter, methanol was distilled off from the reaction solution under reduced pressure, and the residue was dried at 100 ° C. The obtained compound was analyzed by elemental analysis (Table 1), FT-IR spectrum (FIG. 10), T
G-DTA (FIG. 11), X-ray diffraction spectrum (FIG. 1)
2) and redox titration show that FePO 4. (H 2 O)
The compound was an iron phosphate-oxalic acid composite compound represented by the formula 2 · (COOCH 3 ) 2 . The decomposition point was about 307 ° C.

【0026】実施例5 〔FePO4 ・(H2 O)2 ・(COONH4 2 の製
造〕5重量%アンモニア水20mlに、実施例1で得ら
れたリン酸鉄−シュウ酸複合化合物〔FePO4 ・(H
2 O)2 ・(COOH)2 〕2gを加えて、50℃で2
時間加熱した。その後、反応液を水浴上で加熱して水分
を蒸発させた後、残渣を蒸留水で充分洗浄し、100℃
で乾燥した。得られた化合物は、元素分析(表1)、F
T−IRスペクトル(図13)、TG−DTA(図1
4)、X線回折スペクトル(図15)、及び酸化還元滴
定より、FePO4 ・(H2 O)2 ・(COONH4
2 なる式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物であ
った。分解点は約270℃であった。
Example 5 [Production of FePO 4. (H 2 O) 2. (COONH 4 ) 2 ] The iron phosphate-oxalic acid complex compound [FePO 4 ] obtained in Example 1 was added to 20 ml of 5 wt% aqueous ammonia. 4・ (H
2 O) was added to 2 · (COOH) 2] 2 g, 2 at 50 ° C.
Heated for hours. Thereafter, the reaction solution was heated on a water bath to evaporate the water, and the residue was sufficiently washed with distilled water.
And dried. The obtained compound was subjected to elemental analysis (Table 1), F
T-IR spectrum (FIG. 13), TG-DTA (FIG. 1)
4) From the X-ray diffraction spectrum (FIG. 15) and the redox titration, it was found that FePO 4. (H 2 O) 2. (COONH 4 )
The compound was an iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by Formula 2 . The decomposition point was about 270 ° C.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】参考例1 〔乳酸の酸化脱水素反応〕実施例3で得られたリン酸鉄
−シュウ酸複合化合物(粒状粉末)20mlを内径18
mmのステンレス製反応管に充填した後、常圧下、この
反応管に、10重量%乳酸水溶液(19.2ml/mi
n)と空気(140ml/min)を流しながら、21
0℃で5時間反応を行った。なお、乳酸:水:空気(モ
ル比)=21.3:961:35で、接触時間は3.2
秒であった。反応ガスを凝縮させてガスクロマトグラフ
ィーにより分析したところ、乳酸の転化率が52%で、
ピルビン酸の選択率が84%であった。
Reference Example 1 [Oxidative dehydrogenation reaction of lactic acid] 20 ml of the iron phosphate-oxalic acid composite compound (granular powder) obtained in Example 3 was treated with an inner diameter of 18%.
After filling into a stainless steel reaction tube, a 10% by weight aqueous lactic acid solution (19.2 ml / mi) was added to the reaction tube under normal pressure.
n) and air (140 ml / min) while flowing
The reaction was performed at 0 ° C. for 5 hours. Lactic acid: water: air (molar ratio) = 21.3: 961: 35, and the contact time was 3.2.
Seconds. When the reaction gas was condensed and analyzed by gas chromatography, the conversion of lactic acid was 52%,
The selectivity for pyruvate was 84%.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明により、酸化脱水素反応において
高活性の触媒として利用できる、触媒機能などを有する
新規なリン酸鉄化合物(リン酸鉄−シュウ酸複合化合
物)を提供することができる。また、本発明の新規なリ
ン酸鉄化合物(リン酸鉄−シュウ酸複合化合物)はそれ
ぞれ分解点で分解して炭酸ガスを発生することから、3
00℃近傍での炭酸ガス発生剤として使用することが可
能である。
According to the present invention, it is possible to provide a novel iron phosphate compound (iron phosphate-oxalic acid composite compound) having a catalytic function and the like which can be used as a highly active catalyst in an oxidative dehydrogenation reaction. Further, the novel iron phosphate compound (iron phosphate-oxalic acid complex compound) of the present invention decomposes at the decomposition point to generate carbon dioxide gas.
It can be used as a carbon dioxide generator at around 00 ° C.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物〔FePO4 ・(H2 O) 2 ・(COOH)2 〕の
FT−IRスペクトルを示す。
FIG. 1 is a composite of iron phosphate and oxalic acid obtained in Example 1.
Compound [FePOFour・ (HTwoO) Two・ (COOH)Two〕of
4 shows an FT-IR spectrum.

【図2】実施例1で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物〔FePO4 ・(H2 O) 2 ・(COOH)2 〕の
TG−DTA図を示す。
FIG. 2 is a composite of iron phosphate and oxalic acid obtained in Example 1.
Compound [FePOFour・ (HTwoO) Two・ (COOH)Two〕of
The TG-DTA figure is shown.

【図3】実施例1で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物の〔FePO4 ・(H2 O)2 ・(COOH)2
X線回折スペクトルを示す。
FIG. 3 [FePO 4. (H 2 O) 2. (COOH) 2 ] of the iron phosphate-oxalic acid composite compound obtained in Example 1
3 shows an X-ray diffraction spectrum.

【図4】実施例2で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物〔FePO4 ・(COOH)2 〕のFT−IRスペ
クトルを示す。
FIG. 4 shows an FT-IR spectrum of the iron phosphate-oxalic acid complex compound [FePO 4. (COOH) 2 ] obtained in Example 2.

【図5】実施例2で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物〔FePO4 ・(COOH)2 〕のTG−DTA図
を示す。
FIG. 5 is a TG-DTA diagram of the iron phosphate-oxalic acid complex compound [FePO 4. (COOH) 2 ] obtained in Example 2.

【図6】実施例2で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物〔FePO4 ・(COOH)2 〕のX線回折スペク
トルを示す。
6 shows an X-ray diffraction spectrum of the iron phosphate-oxalic acid complex compound [FePO 4. (COOH) 2 ] obtained in Example 2. FIG.

【図7】実施例3で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物〔FePO4 ・4(H2 O)2 ・4(COO
H)2 〕のFT−IRスペクトルを示す。
[7] iron phosphate obtained in Example 3 - oxalic acid complex compound [FePO 4 · 4 (H 2 O ) 2 · 4 (COO
H) 2 ].

【図8】実施例3で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物〔FePO4 ・4(H2 O)2 ・4(COO
H)2 〕のTG−DTA図を示す。
Iron phosphate obtained in [8] Example 3 - oxalic acid complex compound [FePO 4 · 4 (H 2 O ) 2 · 4 (COO
H) 2 ] shows a TG-DTA diagram.

【図9】実施例3で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物〔FePO4 ・4(H2 O)2 ・4(COO
H)2 〕のX線回折スペクトルを示す。
[9] iron phosphate obtained in Example 3 - oxalic acid complex compound [FePO 4 · 4 (H 2 O ) 2 · 4 (COO
H) 2 ].

【図10】実施例4で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合
化合物のFT−IRスペクトルを示す。
10 shows an FT-IR spectrum of the iron phosphate-oxalic acid composite compound obtained in Example 4. FIG.

【図11】実施例4で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合
化合物のTG−DTA図を示す。
FIG. 11 shows a TG-DTA diagram of the iron phosphate-oxalic acid complex compound obtained in Example 4.

【図12】実施例4で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合
化合物のX線回折スペクトルを示す。
12 shows an X-ray diffraction spectrum of the iron phosphate-oxalic acid composite compound obtained in Example 4. FIG.

【図13】実施例5で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合
化合物のFT−IRスペクトルを示す。
FIG. 13 shows an FT-IR spectrum of the iron phosphate-oxalic acid composite compound obtained in Example 5.

【図14】実施例5で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合
化合物のTG−DTA図を示す。
14 shows a TG-DTA diagram of the iron phosphate-oxalic acid composite compound obtained in Example 5. FIG.

【図15】実施例5で得られたリン酸鉄−シュウ酸複合
化合物のX線回折スペクトルを示す。
FIG. 15 shows an X-ray diffraction spectrum of the iron phosphate-oxalic acid composite compound obtained in Example 5.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 FePO4 ・x(H2 O)2 ・y(CO
X)2 なる一般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化
合物(式中、Xは水酸基、アルコキシ基、又はO−M基
を表し、Mはアルカリ金属原子又はNH4 基を表し、x
は0〜4の整数を表し、yは1〜4の整数を表す)。
1. An FePO 4 .x (H 2 O) 2 .y (CO
X) An iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by the general formula 2 (wherein X represents a hydroxyl group, an alkoxy group, or an OM group, M represents an alkali metal atom or an NH 4 group, and x
Represents an integer of 0 to 4, and y represents an integer of 1 to 4).
【請求項2】 FePO4 ・2H2 Oなる一般式で表さ
れるリン酸鉄とシュウ酸を水存在下に100℃以下で反
応させることを特徴とする請求項1記載のリン酸鉄−シ
ュウ酸複合化合物の製造法。
2. The iron phosphate-sulfur according to claim 1, wherein the iron phosphate represented by the general formula of FePO 4 .2H 2 O and oxalic acid are reacted at 100 ° C. or lower in the presence of water. A method for producing an acid complex compound.
【請求項3】 FePO4 ・2H2 Oなる一般式で表さ
れるリン酸鉄とシュウ酸を水存在下に20〜100℃で
反応させることを特徴とする請求項1記載のリン酸鉄−
シュウ酸複合化合物の製造法。
3. The iron phosphate according to claim 1, wherein the iron phosphate represented by the general formula of FePO 4 .2H 2 O and oxalic acid are reacted at 20 to 100 ° C. in the presence of water.
A method for producing an oxalic acid composite compound.
【請求項4】 FePO4 ・x(H2 O)2 ・y(CO
OH)2 なる一般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合
化合物をアルコールと反応させることを特徴とする、F
ePO4 ・x(H2 O)2 ・y(COOR1 2 なる一
般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合化合物の製造法
(式中、R1 は炭素数1〜5のアルキル基を表し、xは
0〜4の整数を表し、yは1〜4の整数を表す)。
4. An FePO 4 · x (H 2 O) 2 · y (CO
OH) 2 wherein an iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by the general formula: OH) 2 is reacted with an alcohol.
ePO 4 .x (H 2 O) 2 .y (COOR 1 ) 2 A method for producing an iron phosphate-oxalic acid composite compound represented by the general formula (wherein R 1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) And x represents an integer of 0 to 4, and y represents an integer of 1 to 4).
【請求項5】 FePO4 ・x(H2 O)2 ・y(CO
OH)2 なる一般式で表されるリン酸鉄−シュウ酸複合
化合物を塩基性のアルカリ金属化合物又はアンモニアと
反応させることを特徴とする、FePO4 ・x(H
2 O)2 ・y(COOM)2 なる一般式で表されるリン
酸鉄−シュウ酸複合化合物の製造法(式中、Mはアルカ
リ金属原子又はNH4 基を表し、xは0〜4の整数を表
し、yは1〜4の整数を表す)。
5. An FePO 4 · x (H 2 O) 2 · y (CO
FePO 4 .x (H) characterized in that an iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by the general formula of OH) 2 is reacted with a basic alkali metal compound or ammonia.
2 O) 2 · y (COOM) 2 A method for producing an iron phosphate-oxalic acid complex compound represented by the general formula (where M represents an alkali metal atom or an NH 4 group, and x represents 0 to 4) Represents an integer, and y represents an integer of 1 to 4).
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